JPWO2008120502A1 - Antenna and wireless communication device - Google Patents
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Abstract
誘電体基体(20)の手前側面から上面にかけて給電放射電極(21)および無給電放射電極(22)を設け、給電放射電極(21)には給電端(25)から内部方向に延びるスリット(23)、無給電放射電極(22)にはグランド端(26)から内部方向へ延びるスリット(24)をそれぞれ形成する。さらに無給電放射電極(22)には給電放射電極(21)側へ分岐電極(27)を延出形成する。この構成により、給電放射電極と無給電放射電極によるそれぞれの基本波共振同士および高調波共振同士の複共振を利用して2つの周波数帯域で利得を持たせるとともに高調波共振同士の結合によるリターンロス特性を良好にする。A feeding radiation electrode (21) and a non-feeding radiation electrode (22) are provided from the front side surface to the top surface of the dielectric substrate (20), and the feeding radiation electrode (21) has a slit (23 extending inward from the feeding end (25). ), A slit (24) extending inward from the ground end (26) is formed in the parasitic radiation electrode (22). Further, a branch electrode (27) is formed on the non-feed radiation electrode (22) so as to extend toward the feed radiation electrode (21). With this configuration, gain is gained in two frequency bands using the double resonance of the fundamental resonance and the harmonic resonance of the feed radiation electrode and the non-feed radiation electrode, and the return loss due to the coupling of the harmonic resonances. Good characteristics.
Description
この発明は、移動体通信機等の無線通信機に用いられるアンテナおよびそれを備えた無線通信機に関するものである。 The present invention relates to an antenna used in a wireless communication device such as a mobile communication device and a wireless communication device including the antenna.
携帯電話システムの端末装置(携帯電話)等の無線通信機において複数の周波数帯で用いるアンテナとして特許文献1・特許文献2が開示されている。図1は特許文献1に示されているアンテナの斜視図である。図1において誘電体基体11の上面に放射電極12および無給電電極13,14が形成されている。また誘電体基体11の下面には励振用導体19が接しない範囲でほぼ全面にグランド電極15が形成されている。さらに誘電体基体11の側面には放射電極12,無給電電極13,14をそれぞれ接地する接地用導体16,17,18がそれぞれ形成されている。
このように放射電極とそれに近い共振周波数を有する複数の無給電電極とを同一平面内に形成して複数の共振を合成することにより広帯域特性のアンテナを実現している。 In this way, a wideband antenna is realized by forming a radiation electrode and a plurality of parasitic electrodes having resonance frequencies close to the radiation electrode in the same plane and combining a plurality of resonances.
また、特許文献2では給電電極と無給電電極とによるそれぞれの基本波共振同士および高調波共振同士の複共振を利用して2つの周波数帯域で利得を有するアンテナを構成することが示されている。具体的には給電電極と無給電電極のそれぞれに渦巻き状のスリットを形成することによって、基本波共振(基本モード)の周波数をほとんど変化させずに高調波共振(高次モード)の共振周波数を所望の周波数に設定するものである。
ところが、特許文献2に示されているように給電電極と無給電電極のそれぞれにスリットを設けて高調波の共振周波数を制御することは可能であるが、基本波の共振周波数と高調波の共振周波数との組み合わせによっては、高調波の共振周波数でのマッチングがとれないことがしばしば生じ、最適なリターンロスが得られないことがあった。すなわち給電電極と無給電電極との容量性の結合について考えると、給電電極と無給電電極のそれぞれに形成するスリットの長さが長くなるに従い、インダクタンス性が増大し、キャパシタンス性が減少して、給電電極と無給電電極間の高調波共振同士の結合量が弱くなり、高調波共振周波数でのリターンロスが大きくなって所望の利得が得られないという問題が生じる。
However, as shown in
そこで、この発明の目的は、給電放射電極と無給電放射電極によるそれぞれの基本波共振同士および高調波共振同士の複共振を利用して2つの周波数帯域で利得を持つアンテナにおいて高調波共振同士の結合によるリターンロス特性を良好にしたアンテナおよびそれを備えた無線通信機を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a harmonic resonance between antennas having gains in two frequency bands by utilizing the double resonance between the fundamental resonance and the harmonic resonance between the feed radiation electrode and the parasitic radiation electrode. An object of the present invention is to provide an antenna having a good return loss characteristic due to coupling and a radio communication apparatus including the antenna.
前記課題を解決するためにこの発明は次のように構成する。
(1)誘電体または誘電体且つ磁性体からなる基体に、一方端を給電点、他方端を開放端とするほぼ1/4波長の給電放射電極と、一方端をグランド端、他方端を開放端とする無給電放射電極とを設け、給電放射電極と無給電放射電極によるそれぞれの基本波共振同士および高調波共振同士の複共振を利用するアンテナにおいて、前記給電放射電極と前記無給電放射電極と所定の間隔を隔てて配置するとともに、前記無給電放射電極から前記給電放射電極側へ分岐電極を延出形成したことを特徴としている。In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
(1) Almost ¼ wavelength feed radiation electrode with one end serving as a feed point and the other end as an open end, a ground end as one end, and the other end as an open end on a dielectric or dielectric and magnetic substrate. In the antenna, which is provided with a parasitic radiation electrode as an end, and uses multiple resonances of fundamental resonance and harmonic resonance between the feeding radiation electrode and the parasitic radiation electrode, the feeding radiation electrode and the parasitic radiation electrode And a branch electrode extending from the non-feeding radiation electrode to the feeding radiation electrode side.
(2)前記給電放射電極は、面状に広がる電極に渦巻き状または渦巻きの部分形状のスリットを形成して前記給電点から前記給電放射電極の開放端までの電気長を定め、前記無給電放射電極は、面状に広がる電極に渦巻き状または渦巻きの部分形状のスリットを形成して前記グランド端から前記無給電放射電極の開放端までの電気長を定めてもよい。 (2) The feeding radiation electrode is formed with a spiral or spiral partial slit in an electrode extending in a plane to determine an electrical length from the feeding point to the open end of the feeding radiation electrode, and the parasitic radiation The electrode may have an electrical length from the ground end to the open end of the non-feeding radiation electrode by forming a spiral or spiral partial slit in the electrode spreading in a planar shape.
(3)また、この発明の無線通信機は前記アンテナを備えて、前記給電放射電極に対して給電を行う無線通信回路を備えることによって構成する。 (3) Further, the wireless communication device of the present invention includes the antenna, and includes a wireless communication circuit that feeds power to the feeding radiation electrode.
この発明によれば、無給電放射電極側から給電放射電極側へ無給電放射電極よりも長さの短い電極を延出形成したことにより、この分岐電極と給電放射電極との間に生じる容量によって無給電放射電極と給電放射電極との高調波共振同士の結合の強さが強くなって高調波共振同士の複共振による周波数帯でのリターンロスが小さくできる。 According to the present invention, an electrode having a length shorter than that of the parasitic radiation electrode is formed so as to extend from the parasitic radiation electrode side to the feeder radiation electrode side. The strength of coupling between the harmonic resonances of the non-feeding radiation electrode and the feeding radiation electrode is increased, and the return loss in the frequency band due to the double resonance between the harmonic resonances can be reduced.
また、給電放射電極と無給電放射電極のそれぞれについて面状に広がる電極に渦巻き状のスリットを形成することによって、基本波共振周波数をほぼ一定にしたまま高調波共振周波数を所望の周波数に設定することができる。仮に高調波共振周波数を低くするためにスリットの長さを長くすることによって給電放射電極と無給電放射電極による高調波共振同士の結合量が小さくなるような条件でも前記分岐電極を設けたことにより高調波共振周波数での所望のリターンロス特性が得られるので基本波共振周波数と高調波共振周波数の組み合わせの自由度が高まる。 In addition, by forming a spiral slit in the electrode extending in a planar shape for each of the feeding radiation electrode and the non-feeding radiation electrode, the harmonic resonance frequency is set to a desired frequency while keeping the fundamental resonance frequency substantially constant. be able to. By providing the branch electrode even under the condition that the coupling amount of the harmonic resonance between the feeding radiation electrode and the non-feeding radiation electrode is reduced by increasing the length of the slit to lower the harmonic resonance frequency. Since a desired return loss characteristic at the harmonic resonance frequency can be obtained, the degree of freedom of the combination of the fundamental resonance frequency and the harmonic resonance frequency is increased.
20−基体
21,31−給電放射電極
22,32−無給電放射電極
23,24,33,34−スリット
25,35−給電端
26,36−グランド端
27,37−分岐電極
30−基板
40−給電手段
101,102−アンテナ20-
《第1の実施形態》
第1の実施形態に係るアンテナおよび無線通信機について図2・図3を参照して説明する。
図2(A)は第1の実施形態に係るアンテナの斜視図、図2(B)はその比較例としてのアンテナの斜視図である。<< First Embodiment >>
An antenna and a wireless communication apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
2A is a perspective view of an antenna according to the first embodiment, and FIG. 2B is a perspective view of an antenna as a comparative example.
第1の実施形態に係るアンテナ101は図2(A)に示すように、直方体形状の誘電体基体20の図における手前の側面から上面にかけてそれぞれ面状に広がる給電放射電極21および無給電放射電極22を備えている。この例では誘電体基体20は非磁性体の誘電体であるが、誘電体且つ磁性体であってもよい。
As shown in FIG. 2 (A), the
給電放射電極21および無給電放射電極22にはそれぞれ渦巻き状または渦巻きの部分形状のスリット23,24を形成している。給電放射電極21に形成したスリット23は給電端(この発明に係る給電点に相当する。)25から内部方向へ延び、無給電放射電極22に設けたスリット24はグランド端26から内部方向へ延びている。この構成により、一方端を給電点、他方端を開放端とし、基本波でほぼ1/4波長である給電放射電極21、および一方端をグランド端、他方端を開放端とする無給電放射電極22を形成している。
The
このように、面状に広がる給電放射電極21および無給電放射電極22にスリット23,24をそれぞれ設けたことにより、給電端から給電放射電極の開放端までの電気長を定め、またグランド端から無給電放射電極の開放端までの電気長を定める。この構造により、基本波共振(基本モード)の周波数を所望の周波数に保ったまま高調波共振(高次モード)の共振周波数を所望の周波数に設定することができる。すなわち基本波周波数と高調波周波数とを互いに独立して設定できる。その原理については特許文献2に開示されているとおりである。
As described above, the
無給電放射電極22から給電放射電極21側へ分岐電極27を形成している。この例では無給電放射電極22のグランド端26に近い側から遠い方向へ延出形成して給電放射電極21の端縁に対してほぼ平行に配置している。この分岐電極27は無給電放射電極22と給電放射電極21との間の高調波共振同士の容量結合を増すためのものであるので無給電放射電極22の長さ(スリットに沿った長さ)より短く形成している。
A
図2(B)は図2(A)に示した分岐電極27を形成しない構成のアンテナを比較例として示したものである。
FIG. 2B shows an antenna having a structure in which the
図3は図2(A),(B)に示した2つのアンテナのリターンロスの周波数特性を示すものである。図3(A)は図2(A)に示した第1の実施形態に係るアンテナ101の特性、図3(B)は図2(B)に示した比較例としてのアンテナの特性である。
FIG. 3 shows the frequency characteristics of the return loss of the two antennas shown in FIGS. FIG. 3A shows the characteristics of the
図3においてF1は給電放射電極21による基本波共振周波数、F2は給電放射電極21による2次の高調波共振周波数である。またf1は無給電放射電極22による基本波共振周波数、f2は無給電放射電極22による2次の高調波共振周波数である。
In FIG. 3, F <b> 1 is a fundamental resonance frequency by the
そして1点鎖線は給電放射電極21によるリターンロスの周波数特性、破線の曲線は無給電放射電極22によるリターンロスの周波数特性である。さらに実線の曲線は給電放射電極21と無給電放射電極22とによるそれぞれの基本波共振同士および高調波共振同士の複共振による特性である。
The one-dot chain line is the frequency characteristic of the return loss due to the feeding
図3において、f1−F1の周波数帯はCDMA800(843〜890MHz)、f2−F2の周波数帯はCDMA2000(2110〜2130MHz)にそれぞれ対応する。すなわち、このアンテナはCDMA800/2000のデュアルバンドアンテナとして作用する。 In FIG. 3, the frequency band of f1-F1 corresponds to CDMA800 (843 to 890 MHz), and the frequency band of f2-F2 corresponds to CDMA2000 (2110 to 2130 MHz). That is, this antenna acts as a dual band antenna for CDMA800 / 2000.
図2(B)に示したようにスリット23を形成した給電放射電極21とスリット24を形成した無給電放射電極22とを単に所定間隔で配置したアンテナでは図3(B)に示すように2つの高調波共振同士の結合が弱く、周波数f2〜F2でのリターンロスが十分小さくならない。これに対し図2(A)に示した第1の実施形態では高調波共振同士の結合量が十分に確保されて、その複共振を利用することができる。
As shown in FIG. 3B, an antenna in which a feeding
《第2の実施形態》
図4は第2の実施形態に係るアンテナ102の平面図である。
第1の実施形態では直方体形状の誘電体基体に対して各種電極を形成したが、この第2の実施形態ではそれを基板上に形成したものである。図4において基板30の上面にはそれぞれ面状に広がる給電放射電極31および無給電放射電極32を備えている。給電放射電極31および無給電放射電極32にはそれぞれ渦巻き状のスリット33,34を形成している。給電放射電極31に形成したスリット33は給電端35から内部方向へ延び、無給電放射電極32に設けたスリット34はグランド端36から内部方向へ延びている。<< Second Embodiment >>
FIG. 4 is a plan view of the
In the first embodiment, various electrodes are formed on a rectangular parallelepiped dielectric base. In the second embodiment, the electrodes are formed on a substrate. In FIG. 4, a feeding
無給電放射電極32から給電放射電極31側へ分岐電極37を形成している。この例では無給電放射電極32のグランド端36に近い側から遠い方向へ延出形成して給電放射電極31の端縁に対してほぼ平行に配置している。
A
このように分岐電極37を設けたことによって給電放射電極31と無給電放射電極32との間の結合容量が増して高調波共振同士の結合量が十分に確保され、その複共振を利用することができる。
By providing the
《第3の実施形態》
携帯電話等の無線通信機は、第1・第2の実施形態で示したアンテナを用いて次のように構成する。
たとえば図2に示したアンテナ101を用いる場合、その給電手段40を含む無線通信回路を実装基板上に設け、その実装基板の端部に非グランド領域を設けるとともに、その非グランド領域にアンテナ101を表面実装する。これによりCDMA800/2000両対応の携帯電話を構成することができる。<< Third Embodiment >>
A wireless communication device such as a cellular phone is configured as follows using the antenna shown in the first and second embodiments.
For example, when the
また、図4に示したアンテナ102を用いる場合は、このアンテナ102を実装基板の非グランド領域に表面実装するか、実装基板上にアンテナ102の各パターンを直接形成する。
When the
Claims (3)
前記給電放射電極と前記無給電放射電極と所定の間隔を隔てて配置するとともに、前記無給電放射電極から前記給電放射電極側へ分岐電極を延出形成したことを特徴とするアンテナ。An approximately 1/4 wavelength feed radiation electrode with one end as a feed point and the other end as an open end, and one end as a ground end and the other end as an open end on a dielectric or dielectric and magnetic substrate. In an antenna provided with a parasitic radiation electrode, and utilizing the double resonance of each fundamental wave resonance and harmonic resonance between the feeding radiation electrode and the parasitic radiation electrode,
The antenna is characterized in that the feeding radiation electrode and the parasitic radiation electrode are arranged at a predetermined interval, and a branch electrode is extended from the parasitic radiation electrode to the feeding radiation electrode side.
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